[实用新型]一种高速涡轮钻具涡轮节

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种石油勘探领域、特别适于深井、定向井的高速涡轮钻具涡轮节，属于石油机械设备技术领域。

背景技术

在石油勘探开采等领域应用的涡轮钻具是利用钻井液的动能转换成机械能，带动钻头旋转破岩的。由于早期钻井设备水平不高，涡轮钻具的压降一般要求较小。随着PDC钻头技术的发展，高速涡轮匹配钻头成为可能。为了提高涡轮的输出性能，有必要提高涡轮的排量，从而提高钻井液的机械能。而随着钻井泵提供的泵压越来越高，以及高速涡轮钻具的应用，涡轮大排量导致了高压降，涡轮压降高不仅导致钻井泵的负载过大，也会影响涡轮钻具的机械效率。提高涡轮钻具整机效率的关键在于降低钻井液在涡轮钻具中的压力损失，即降低涡轮压降。涡轮压降主要包括钻井液经过涡轮定、转子造成的压力损失和经过流道其他部分的压力损失。涡轮定、转子的压力损失和叶片的水力性能相关，而其他部分的压力损失则与流道结构有关。现有涡轮节的流道结构，由于过流面积变化剧烈，造成压力损失较大，降低了涡轮钻具的效率。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于克服上述现有技术存在的不足而提供一种不同流道结构的高速涡轮钻具涡轮节，使钻井液过流面积变化平缓，降低压耗，提高涡轮钻具的整机效率。

本实用新型为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

包括有壳体，壳体内穿装有涡轮轴，涡轮轴上下分别连接花键轴和花键套，在涡轮轴和壳体内腔之间的环形流道中沿轴向安设有涡轮组件和扶正轴承，在涡轮轴的下方安设轴承组，其特征在于在涡轮轴的下方轴承组的上部安设有液力平衡组件，涡轮轴开设上下贯通的中心通孔，在涡轮轴的上方开设与中心通孔连通的上径向通孔，使中心通孔与壳体内腔上方相连通，在涡轮轴的下方对应于液力平衡组件开设有与中心通孔相导通的下径向通孔。

按上述方案，所述的所述的涡轮组件沿轴向设置70～130级，每级涡轮组件由一对涡轮定子和涡轮转子组成。

按上述方案，所述的液力平衡组件包括壳体内腔设置的静环座，静环座通过弹簧安设静环盘，静环盘的上端面与套装在涡轮轴上的动环盘相配置，静环盘的内孔与套装在涡轮轴上的动环隔套相配置，所述的动环盘下端面设置环槽，环槽通过连接通孔和下径向通孔与涡轮轴的中心通孔相连通。

按上述方案，所述的液力平衡组件沿轴向安设有1～4个。

按上述方案，所述的上径向通孔开设在在最上4级涡轮组件的下部。

按上述方案，在花键套的内腔上方与涡轮轴的连接处设置滑套阀，滑套阀开设径向阀孔与花键套上开设的泄压通孔相对应，当滑阀套处于开启位时通过滑阀套使涡轮轴的中心通孔与环形流道的下方相导通。

本实用新型的有益效果在于：1、在高转速、重载荷的工况下，通过在涡轮轴下方设置液力平衡组件和涡轮节流道的改变，使得占总流量5％左右的一小部分钻进液通过涡轮轴中心通孔经液力平衡组件到达涡轮节下方，由此改善了涡轮节流道，使钻井液过流面积变化平缓，降低涡轮钻具的压耗，提高涡轮钻具的整机效率；2、由于前后压差的降低，使得涡轮轴的轴向推力相应减小，作用于球轴承组上的轴向推力也相应变小，从而改善涡轮轴和球轴承组的止推受力状况，提高了涡轮钻具的使用寿命。3、涡轮节停止工作时，阀式花键套中的滑套阀处于开启位，钻井液从泄压通孔流出，可起冲刷、清洁涡轮轴内腔的作用。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的上半部分正剖视结构图。

图2为本实用新型一个实施例的下半部分正剖视结构图。

图3为本实用新型一个实施例中液力平衡组件的正剖视结构图。

图4为图3中的A-A剖面图。

图5为本实用新型一个实施例中液力平衡组件中静环座的轴向视图。

图6本实用新型中一个实施例中轴承座端面的轴向视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步地详细说明。